24 września br., w Siedzibie Głównej Organizacji Narodów Zjednoczonych w Nowym Jorku Polska podpisała Konwencję z Minamaty w sprawie rtęci. Celem Konwencji jest kompleksowa ochrona środowiska oraz zdrowia ludzkiego przed przedostawaniem się rtęci do atmosfery, wód i ziemi. Przepisy porozumienia regulują zagadnienia związane z wydobyciem tego metalu, handlem produktami zawierającymi go oraz wykorzystaniem go w produktach i procesach przemysłowych.


Konwencja ustanawia ponadto zasady bezpiecznego dla środowiska gospodarowania odpadami zawierającymi rtęć, stosowania odpowiednich metod składowania rtęci, a także reguluje zagadnienia dotyczące terenów zanieczyszczonych tym metalem. Więcej informacji na temat ograniczeń, wymagań i środków zaradczych możliwych do wyprzedzającego uruchamiania w obszarze redukcji emisji rtęci w przemyśle można było uzyskać w trakcie zorganizowanego 26 listopada br. w Warszawie przez Zespół powermeetings.eu seminarium: „Rtęć w przemyśle. Konwencja, ograniczanie emisji, technologie”.
 

 

Polska w sposób niezasłużony uchodzi za kraj o jednej z największych w Europie wielkości emisji rtęci do atmosfery. I choć nie wszyscy zgadzają się z tym stwierdzeniem, na szczęście Rząd RP a w szczególności Ministerstwo Środowiska, Ministerstwo Gospodarki, oraz polski przemysł i krajowa energetyka nie stoją w miejscu w tym temacie. Na przestrzeni ostatnich lat modernizacja technologiczna w polskim przemyśle jest faktem, a moce wytwórcze polskiej energetyki zawodowej zostały w dużym stopniu zmodernizowane. Standardem w krajowym przemyśle jest wyposażenie w instalacje do usuwania pyłów w wysokosprawnych elektrofiltrach, instalacje do odsiarczania spalin, czy - w ostatnich latach - w instalacje do usuwania tlenków azotu ze spalin. Wszystkie te działania przyczyniają się nie tylko do obniżenia emisji do atmosfery pyłów, tlenków siarki i tlenków azotu, ale również do znacznego obniżenia emisji rtęci.
 

Oczywiście nie zwalnia to polskiego przemysłu, a energetyki w szczególności, z podejmowania innych działań zmierzających w kierunku racjonalnego obniżania emisji rtęci do atmosfery. Możliwe są tutaj różne scenariusze, jednak zdaniem ekspertów główna uwaga branży powinna być skupiona choćby na wiarygodnym określeniu stanu aktualnego w zakresie emisji tego pierwiastka, działaniach zmieniających wizerunek polskich węgli, a także na opracowaniu wspólnej strategii sektora energetycznego, aby zapisy Konwencji rtęciowej nie spowodowały obniżenia jego wzrostu gospodarczego.
 

Wiele w tym temacie zdziałało już m.in. World Coal Association. Jak zaznaczyła w trakcie seminarium Aleksandra Tomczak, Policy Manager w WCA, z początkiem negocjacji rtęciowych, w momencie ukazania się pierwszego tekstu, czyli w 2010, WCA zidentyfikowało trzy obszary priorytetowe w ramach międzynarodowych negocjacji konwencji rtęciowej: regulacje w zakresie emisji rtęci – które mogłyby wpłynąć na konkurencyjność węgla w porównaniu do alternatywnych źródeł energii, regulacje w ramach odpadów rtęciowych – które mogłyby mieć wpływ na odpady górnicze oraz produkty uboczne spalania węgla, oraz regulacje w zakresie handlu rtęcią – które mogłyby mieć wpływ na handel węglem.

Ostatecznie, zdaniem WCA tekst konwencji w zakresie regulacji emisji rtęci pozostawia krajom możliwość wdrożenia ambitnych lub minimalnych regulacji. W temacie handlu rtęcią uzyskana została klaryfikacja w samej konwencji, tak, że tekst ten nie dotyczy naturalnie występujących pierwiastków rtęci w węglu – toteż konwencja nie może być wykorzystana do wstrzymania międzynarodowego handlu węglem, ze względu ma obecność rtęci.


Co do odpadów rtęciowych – konwencja z Minamaty zawiera zobowiązania dotyczące bezpiecznego usunięcia oraz przetwarzania odpadów rtęciowych. W ramach tej konwencji odpady rtęciowe dzielą się na trzy grupy – odpady składające się z pierwiastków rtęci, odpady zawierające pierwiastki rtęci oraz odpady skażone rtęcią. Natomiast w ramach innych ważnych międzynarodowych ustaleń - wytycznych Konwencji Bazylejskiej - uboczne produkty spalania węgla kwalifikują się jako odpady skażone rtęcią. Co stanowi ryzyko dla wtórnego użycia ubocznych produktów spalania.

Konwencja z Minamaty zawiera zapis, który mówi o konieczności ustalenia progów koncentracji rtęci, koniecznych do zdefiniowania co jest odpadem rtęciowym. Aktualnie Sekretariat konwencji zbiera informacje na temat progów rtęciowych obowiązujących na poziomie krajowym. Prace będą kontynuowane prawdopodobnie w przyszłym roku w celu ustalenia konkretnego progu na poziomie międzynarodowym.


Jak podkreśliła natomiast w trakcie seminarium powermeetings.eu Bożena Adamska, Radca Ministra w Ministerstwie Środowiska, przepisy konwencji przenoszą na poziom globalny obowiązki istniejące w krajach rozwiniętych, m.in. w UE. Konwencja zachęca do działań, daje możliwości wyboru środków i metod, uwzględnia zastosowanie wyjątków. Rozwiązania szczegółowe mają być przyjmowane decyzjami COP. Z punktu widzenia Polski, kluczowe będą zmiany legislacji UE wdrażające przepisy Konwencji.
 

Nad propozycjami szczegółowych rozwiązań w kwestii najlepszych dostępnych technik i najlepszych praktyk środowiskowych w zakresie kontroli emisji rtęci pracuje aktualnie specjalny zespół 30 ekspertów z całego świata oraz Komisji Europejskiej. We wrześniu br. przedstawiono do konsultacji pierwszy „brudnopis” takiego przewodnika. Zgodnie z harmonogramem prac w marcu 2015 r. ma być zatwierdzony ostateczny dokument – ostateczne wytyczne BAT/BEP dla elektrowni węglowych, kotłów przemysłowych opalanych węglem, procesów wytapiania i prażenia stosowanych w produkcji metali nieżelaznych, spalarni odpadów i obiektów produkcji klinkieru cementowego.

Propozycje BAT/BEP w dokumentach roboczych grupy eksperckiej konwencji Minamata w sprawie rtęci wg informacji na koniec listopada przedstawił w trakcie seminarium dr inż. Andrzej Chmielarz, Zastępca Dyrektora w Instytucie Metali Nieżelaznych. I tak: jeśli chodzi o spalanie węgla, przewodnik proponuje następujące technologie ograniczenia emisji Hg: wzbogacanie węgla (np. flotacja węgla w celu usunięcia popiołu, odsiarczanie węgla), przygotowanie mieszanin węgla do spalania (np. domieszki węgla o wysokiej zawartości halogenków), współspalanie biomasy (zawartość Cl, sorpcja w pyle, dodatki związków chemicznych chloru i bromu, poprawa efektywności urządzeń oczyszczania spalin, iniekcja sorbentów (węgiel aktywny). Dla spalarni odpadów, które mają styczność z takimi odpadami jak baterie, źródła światła, termometry, amalgamaty dentystyczne, odpady przemysłowe, osady czynne czy odpady drzewne konserwowane związkami rtęci przewodnik przewiduje m.in. konieczność dostosowania pieców do poszczególnych rodzajów odpadów np. osady ściekowe – fluidyzacyjny, odpady niebezpieczne – obrotowy, stosowanie odpowiedniej konfiguracji układów oczyszczania gazów odlotowych (suche odpylacze, dodatki sorbujące rtęć, dodatki substancji zawierających halogenki, mokre urządzenia do absorpcji gazów kwaśnych).
 

Zalecanymi sposobami kontroli emisji rtęci przy produkcji klinkieru są m.in. selekcja niskortęciowych surowców, kierowanie gazów piecowych do urządzeń suszących i mielących wsady, wyprowadzanie pyłów z obiegu pieca cementowego, iniekcja węgla aktywnego do filtra końcowego, redukcja zawartości klinkieru w cemencie, instalacje usuwania SO2 i NOX. Proponowane przez zespół ekspertów technologie usuwania rtęci z gazów technologicznych w hutnictwie metali nieżelaznych przy produkcji metali to metoda kalomelowa, OUTOKUMPU i BOLKEN, filtr selenowy, skruber selenowy, sorpcja na węglu aktywnym, proces Dowa.@page_break@
 

Dr Chmielarz przedstawił też proponowane przez zespół ekspertów najlepsze praktyki środowiskowe (BEP). Termin „najlepsze praktyki w dziedzinie ochrony środowiska” oznacza stosowanie najbardziej odpowiedniego połączenia środków i strategii w dziedzinie ochrony środowiska. Wśród proponowanych zapisów znajdują się m.in.: opracowanie i realizowanie programu monitorowania emisji rtęci we wszystkich procesach, w których taka emisja jest prawdopodobna; prowadzenie i archiwizowanie dokumentacji pracy instalacji; wprowadzenie obowiązku bilansowania rtęci w całym procesie produkcyjnym; kontrola jakości materiałów wsadowych – niedopuszczenie do procesów produkcyjnych materiałów zawierających nadmierne ilości Hg czy utrzymanie porządku na terenach otwartych w celu uniknięcia wtórnej emisji rtęci.
 

O technologii usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywnym sposobie obniżenia emisji rtęci do atmosfery traktował wykład dr inż. Tomasza Chmielniaka, Dyrektora Centrum Badań Laboratoryjnych w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla. Dla początkowej weryfikacji potencjalnej efektywności planowanej koncepcji technologicznej zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej, zrealizowano w ICHPW badania eksperymentalne. Badania te dotyczyły węgla kamiennego i węgla brunatnego, znacznie różniących się zawartością rtęci (dużo większa w węglu brunatnym). Badania zrealizowane zostały na trzech poziomach: 1) skala laboratoryjna (1 grama) – wybór parametrów, 2) skala laboratoryjna 2 (100 gramów) - dystrybucja, 3) skala wielkolaboratoryjna 3 (1,5 – 2 kg/h) – wytyczne dla procesu docelowego.

Dyrektor Chmielniak zwrócił uwagę, że w prowadzonych badaniach oceniane były następujące parametry: sprawność separacji oraz spadek entalpii chemicznej paliwa. Badanie zweryfikowało hipotezę, że w węglu kamiennym sprawność usuwania rtęci jest relatywnie niższa niż w węglu brunatnym, przy jednoczesnym relatywnie większym spadku entalpii w porównaniu z węglem brunatnym. Wyższe sprawności można osiągnąć w węglu kamiennym jedynie przy bardzo wysokich temperaturach, co stanowi istotne zagrożenie dla obniżenia przydatności paliwa.

Dyrektor ocenił wyniki badań dla węgla kamiennego jako niezbyt zachęcające. Z tego powodu prezentowaną koncepcję technologiczną opracowano jedynie dla węgla brunatnego. Schemat składa się z dwóch podstawowych części (suszenie + piroliza). W instalacji do jej działania potrzebne jest ciepło. Dlatego Dyrektor zarekomendował tworzenie takich instalacji przy elektrowniach cieplnych, ciepłowniach i elektrociepłowniach.
 

Dyrektor zwrócił uwagę, że istotną zaletą rozwijanej technologii jest jej integracja z procesem suszenia. Produktem jest oczyszczone paliwo (bez rtęci) o wyższej kaloryczności i niższej zawartości wilgoci. Wadą jest fakt pogorszenia jakości popiołu w węglu, przez co trudna będzie jego sprzedawalność jako produktu ubocznego, a będzie musiał być potraktowany jako odpad mogący generować dodatkowe koszty.
 

W podsumowaniu proces usuwania rtęci z węgla na drodze pirolizy niskotemperaturowej został oceniony przez Dyrektora jako interesująca alternatywa w stosunku do wtórnych metod obniżania emisji rtęci z węgla brunatnego. Co więcej – alternatywa opłacalna i konkurencyjna na tle obecnie stosowanych.
 

Dr inż. Piotr Burmistrz, reprezentujący w trakcie seminarium Zespół Technologii Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie na początku swojego wystąpienia zwrócił uwagę na kontrowersje wokół dokładnej wartości antropogenicznej emisji rtęci. Największym emitentem jest Azja (prawie 1000 Mg), Polska ok.10 Mg w skali roku. W przekroju branżowym emisja przedstawia się następująco: najwięcej wydobywanie złota, później spalanie węgla. Raporty KOBiZE świadczą o rokrocznym spadku emisji rtęci w Polsce w skali roku (z 33 Mg w 1991, do 10 Mg w 2011). Na skutek poszerzenia naszej wiedzy na temat rtęci w energetyce, KOBiZE obniżyło jednak w ostatnim czasie wskaźniki emisji rtęci (naniosło poprawki w metodologii kalkulacji wskaźników).

Prof. Burmistrz mówił także o badaniach rtęci w węglach w ARA - polskie węgle wypadły najgorzej z badanej próby. Wskazał na różnice pomiędzy wartościami estymowanymi a raportowanymi. Omówił też zachowanie się rtęci w procesach spalania. Zwrócił uwagę na różnice pomiędzy kotłem fluidalnym a pyłowym. Przypomniał, że Dyrektywa IED wprowadza obowiązek wykonywania pomiarów emisji rtęci (od 2016 r. w naszym kraju) i na tej kanwie omówił działanie instalacji badawczej (schemat + założenia, zgodnie z dyrektywą o emisjach) zamontowanej w TAURON Wytwarzanie S.A.
 

Dr inż. Henryk Dembiński, reprezentujący OMC Envag omówił możliwość zastosowania analizatorów do ciągłego pomiaru rtęci w spalinach – a konkretnie Gasmet CMM. Prelegent wspomniał o wyzwaniach dla systemów ciągłego pomiaru rtęci, w tym m.in. różnych postaciach występowania rtęci, tendencji do „przyklejania” się do powierzchni, konieczności osobnych gazów kalibracyjnych dla Hg0 i HgCl2, konieczności pomiaru stężeń w zakresie sub-ppb. Zwrócił uwagę również na ścisłe i restrykcyjne przepisy dotyczące użytkowania ciągłych systemów pomiaru Hg, które wymagały stworzenia zupełnie nowej generacji przyrządów. Zaprezentował na schemacie i omówił główne składniki systemu do ciągłego pomiaru rtęci Gasmet (sonda pomiarowa + filtr + układ ogrzewanego węża do transportu gazu + kontroler systemu + właściwy analiator; oprócz tego w układzie jest kalibrator, służący do okresowej kalibracji/sprawdzenia analizatora). Omówił analizator do ciągłego pomiaru rtęci metodą CVAF (Cold Vapor Atomic Fluorescence), jako zintegrowanego wysokotemperaturowego konwertera, eliminującego problemy związane z rekombinacją postaci rtęci w czasie transportu próbki. Omówił kalibrator Gasmet do kalibracji Hg0 i HgCl2. Omówił system poboru próbki, oparty o sondę rozcieńczeniową wykonaną ze szkła lub stali nierdzewnej. Zwrócił uwagę na możliwe problemy, pojawiające się podczas pracy instalacji/systemu. Prelegent poinformował o testach tego systemu przeprowadzonych w kilku miejscach. Zaprezentował jeden z nich, w spalarni odpadów niebezpiecznych w Riihimaki (Finlandia). Zmienność w rejestrowanym poziomie Hg związana jest z cyklem spalania odpadów. Drugi test został przeprowadzony w Pensacola (USA) w Mercury Research Center firmy Gilf Power Company, gdzie zawartość Hg wahała się na poziomie 1-10 µg/m3 wskutek mieszania węgla różnego pochodzenia.

Podczas testu w elektrowni węglowej Hanasaari w Helsinkach spalano węgiel z Rosji i Polski, badanie wykazało stabilny poziom rtęci, z gwałtownymi krótkimi wychyleniami podczas kalibracji. Ostatni z prezentowanych testów, przeprowadzony w cementowni w Finnsementti w Parainen (Finlandia), wykazał stabilną kalibrację zera oraz zakresu. Zapytany przez Dyrektora z ICHPW o koszt dr Dembiński odpowiedział, że koszt pojedynczego systemu waha się pomiędzy 70 a 180 tys. EUR.


Niskotemperaturowa termoliza jest dobrym sposobem na ograniczanie zawartości rtęci w substancjach stałych - dowodził w trakcie seminarium dr inż. Rafał Kobyłecki z Katedry Inżynierii Energii (KIE) Politechniki Częstochowskiej. W swoim wystąpieniu prelegent przedstawił syntetycznie dotychczasowe wyniki badań zrealizowanych w Katedrze w zakresie w/w problematyki. Uzyskane dane dowodzą m.in., że ze względu na dużą zmienność zawartości rtęci w węglach kluczowe jest odpowiednie pobieranie i przygotowywanie próbek do analizy. Prelegent przedstawił ponadto dane uzyskane w KIE i świadczące, że około połowy węgli w Polsce może wymagać wstępnego przygotowania aby spełnić standardy emisji Hg zbliżone do amerykańskich. Dane bilansowe bloków energetycznych posiadane przez Politechnikę Częstochowską wskazują ponadto, iż dużą uwagę należy poświęcić również kwestiom ograniczania koncentracji rtęci w stałych produktach ubocznych spalania, szczególnie w popiołach lotnych. W podsumowaniu wystąpienia Prelegent przedstawił i omówił konstrukcję oraz pracę działającego w Politechnice reaktora w którym realizowany jest proces autotermicznej termolizy węgla – technologia ta w krótkim czasie pozwala w sposób nieskomplikowany usunąć z węgla ponad 80% Hg.
 

Prof. dr hab. inż. Krzysztof Jóźwik, Dyrektor Instytutu Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej zaprezentował natomiast propozycje nowej technologii ograniczenia emisji rtęci ze spalin z procesów spalania węgla w ramach realizowanego wspólnie z PGE GiEK S.A. ze środków Unii Europejskiej projektu badawczego.

Na zakończenie seminarium, kontynuując wcześniejszy wątek stricte węglowy wstępne wyniki projektu „Baza Hg” omówił Ireneusz Pyka z Głównego Instytutu Górnictwa. Celem projektu „Baza Hg” jest zweryfikowanie informacji o zanieczyszczeniu polskich węgli rtęcią i pierwsze pełne scharakteryzowanie tego zanieczyszczenia, głównie w produktach węglowych, ale też w odpadach. „Wstępne wyniki, ale przy ograniczeniu, że mówimy o węglu kamiennym, można określić jako optymistyczne. Pokazują one, że polskie węgle nie wyróżniają się zawartością rtęci w porównaniu do innych węgli” – podkreślił Ireneusz Pyka. Projekt podejmuje też wątek odpadów górniczych (przeróbczych). Zarówno węgiel, jak i odpady przenoszą ze sobą ładunek rtęci do środowiska.

 

Artykuł zostały przygotowany w oparciu o wykłady i materiały seminarium „Rtęć w przemyśle. Konwencja, ograniczanie emisji, technologie”, które odbyło się w dniu 26 listopada br. w Warszawie i zostało zorganizowane przez Zespół powermeetings.eu.

Seminarium „Rtęć w przemyśle” odbyło się pod patronatem serwisu A BC Środowisko www.srodowisko.abc.com.pl